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天河一號超級計算機的作用
“天河一號”一期系統(tǒng)于2009年9月研制成功，這標志著我國成為繼美國之后世界上第二個能夠研制千萬億次超級計算機的國家。目下面是小編整理的關于天河一號超級計算機的作用，歡迎大家參考!
天河一號超級計算機的作用
截至目前，天津超算中心服務京津冀區(qū)域以及全國范圍的企業(yè)、政府、科研院所各類用戶超過600余家，每天為用戶提供的計算服務機時超過140萬，運行計算任務超1000個，每天都有數(shù)百個科研團隊通過這個‘超級大腦’開展科研工作。天津超算中心成為我國目前應用范圍最廣、綜合技術支持與研發(fā)能力最強的國家級超級計算中心。
據(jù)國家超級計算天津中心主任劉光明介紹，目前天津超算中心客戶包括中石油、中海油、中石化、華大基因、天津藥研院、中船重工、中國一重(天津)、中科院、國家海洋局預報中心、中國氣象局、軍事醫(yī)學科學院、國家天文臺、北京大學、清華大學、復旦大學、上海交通大學等�！啊旌右惶枴売嬎銠C現(xiàn)在每天為用戶提供計算服務機時超140萬，運行計算任務超1000個，每天都有數(shù)百個科研團隊通過這個‘超級大腦’開展科研工作�！眲⒐饷髯院赖卣f。
超級計算機到底能干什么?“通俗地講，能算天、算地、算人。為航天火箭和飛機設計分析發(fā)動機和外形，使得火箭和飛機飛得快、省油;計算天氣變化，預報氣象，預測未來氣候變化等等;為大地做體檢，探明地下石油儲藏情況，打出地下的石油;分析人類基因，解讀生命的奧秘，使人活得更健康更長壽，研發(fā)新藥，治療疾病等�！眲⒐饷髡f。
基于“天河一號”超級計算機和天津超算中心技術隊伍的實力，“天河一號”積極服務全國科研院所、大學和重要的企業(yè)，其形成的科技創(chuàng)新能力和不斷產(chǎn)生的科技創(chuàng)新成果，將對我國科技創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略產(chǎn)生重要影響。天津超算中心已成為我國目前應用范圍最廣、綜合技術支持與研發(fā)能力最強的國家級超級計算中心。
天河一號超級計算機功能
國防科大“天河一號”超算獲2014年度國家科技進步獎特等獎。一位來自漣源的湖南人、“天河一號”工程總指揮廖湘科，作為2014年國家科技進步獎特等獎代表發(fā)言。
這是一個歷史性的時刻。從1983年中國科學家研制成功“銀河”第一代巨型計算機開始，歷經(jīng)數(shù)代中國科學家的艱苦探索，中國超算終于沖上世界之巔，大顯王者風范。 “天河一號”,被譽為“國之重器”。
這個光榮的勝利者的故事，要從屈辱的玻璃房故事說起。
引子
在國防科大，很多人都聽說過玻璃房子的故事。
對于高性能計算機，歐美國家長期對中國禁運，還設立了專門從事禁運工作的組織。20世紀80年代，中國氣象部門想從美國克雷公司進口一臺計算機，美國人死活不肯賣。后來好不容易松口了， 但美國政府要對出口中國的高性能計算機進行監(jiān)視，即在計算機機房安裝監(jiān)視儀器，機器也要封在玻璃機房里，由他們自己人使用監(jiān)控，不許中國科技人員進去。
2010年，國防科大的超級計算機“天河一號”，勇奪國際TOP500排名第一�？傇O計師楊學軍在接受新華社記者采訪時，曾沉重地談到自己親眼看到玻璃房子的心情：“這段真實的歷史，是中國科研工作者心中永遠的痛。在中國土地上，被外國人拒于‘技術大門’之外，就像農(nóng)民自家沒糧，母親自己沒奶喂孩子。”
面對西方國家如此嚴密的技術封鎖，以慈云桂教授為代表的第一代中國計算機科技人員坐不住了。這位國防科技大學計算機系、計算機研究所的創(chuàng)始人，率領國防科大計算機科研隊伍，在1983年12月研發(fā)出中國第一臺億次巨型電子計算機，取名為“銀河”。中國從此成為繼美、日之后能獨立設計和制造巨型機的國家。慈云桂被稱為中國巨型計算機之父。
從慈云桂到楊學軍，短短數(shù)十年的中國超算，可以用楊學軍寫的一首詩來描繪：夢幻天河彈指間，電閃巡地十億年。濱海坐擁飛流急，倚天妙算出奇篇。
當年， 得知“天河一號”勇奪國際TOP500排名第一時，楊學軍說：“我們做了一件讓自己滿意的事，做了一件讓中國人揚眉吐氣的事�！辈①x得此詩。
壹 前奏
中國超算總比別人差那么一點點， 刺痛人心
20世紀90年代初，微處理器(CPU)的問世，導致了MPP(大規(guī)模并行處理)總體技術的突破。人類計算機開始邁入超級計算機時代。國際戰(zhàn)略家們認為，“超級計算機已經(jīng)成為國際競爭的戰(zhàn)略領域�！�
1993年，德國曼海姆大學漢斯·埃里克教授等開始實施國際TOP500排名。雖然純屬“民間活動”，但它釋放出強大魅力，甚至得到政治家們的青睞，日益演變?yōu)椤翱萍紛W林匹克”。
此時，國防科大銀河系列超級計算機關鍵技術攻堅勢如破竹。但每當中國躍上一個新臺階，美國或日本不久便會宣布研制出世界上運算速度最快的超級計算機。用行內(nèi)的話說：“我們的超級計算機水平總是比別人差那么一點點”。
雖然只是“一點點”，但在愈演愈烈的國際競爭中，卻是天壤之別。在一篇即將付梓的報告文學中，作者龔盛輝評價這個“一點點”：
別人高了這么“一點點”，就意味著站在“巔峰”之上，就可以用俯視的目光看世界;你低了這么“一點點”，說明你還在半山腰，對別人只能仰視、只能謙卑!
只要別人高了那么“一點點”， 就可以蠻橫地說“這個不能賣給你中國”“那個不能賣給你中國”，就可以對你指手畫腳，要求你這么做、不允許你那么做……一句話，別人愛怎么的就怎么的，而你卻拿別人沒招兒!
這“一點點”，是勒在中國人脖子上的一根“繩套”，讓人喘不上氣來。
這“一點點”，是懸在中國人頭頂上的一把“利劍”，深深刺痛了國人的心。
中國站在同一起跑線上，巔峰對決開始
進入21世紀，世界超級計算機發(fā)展遭遇“冰封”時期�？茖W家們?yōu)榱颂岣叱阆到y(tǒng)的整體性能，只能依賴于加大系統(tǒng)規(guī)模：比如計算機體積有幾個足球場那么大、需要建一個專用的發(fā)電站才能滿足它的功耗。2004年日本的“地球模擬器”，雖然一度搶占國際TOP500排名第一，但其機房竟需要四層樓，銅質(zhì)電纜有上百公里長。
超算技術再跨越，需要新的體系結(jié)構(gòu)理論來支撐。 這也意味著中國和美、日等發(fā)達國家處于同一起跑線，中國在超算領域決戰(zhàn)決勝、沖擊巔峰的時機來臨!
經(jīng)過反復論證，楊學軍在世界上最早提出異構(gòu)融合體系結(jié)構(gòu)技術。2006年，他率領研發(fā)團隊展開攻關。身兼行政領導、型號總師等數(shù)職的楊學軍，每周都要抽出兩天時間與大家交流討論學術問題，超過吃飯時間，他就自掏腰包請大家吃飯，在飯桌上繼續(xù)討論。平時，楊學軍和成員們都帶上兩塊手機電板，一旦有新發(fā)現(xiàn)，就打電話交流討論，常常打到手機燙耳朵。
2007年6月，楊學軍帶領團隊完成的研究論文《64位流處理器體系結(jié)構(gòu)研究》，發(fā)表在國際計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)年會(ISCA)上，并被一家國際權(quán)威期刊錄取。這是ISCA錄取的第一篇來自中國研究機構(gòu)、由中國學者獨立完成的學術論文，也是計算機發(fā)展史上第一個由中國人提出的體系結(jié)構(gòu)理論。
中國科學家，為世界超級計算機技術突破“冰封期”提供了嶄新的思路。中國與世界計算機強國的“巔峰”對決，已經(jīng)開始。
貳 出擊
“冒險”出擊： 從每秒10萬億次直接沖刺每秒1000萬億次
2006年開始，楊學軍和他的團隊，開始了一場極富創(chuàng)意甚至有點冒險的主動出擊戰(zhàn)。
其時，國家制定了“先研制兩臺百萬次超級計算機、再研制一臺千萬億次超級計算機”的“兩步走”戰(zhàn)略。但以楊學軍為總設計師的總師組，經(jīng)過深入技術調(diào)研、反復權(quán)衡利弊，決定從每秒10萬億次直接沖刺每秒1000萬億次，走別人沒有走過的CPU+GPU技術路線。這一超常決策引起一片嘩然。
研制超級計算機一般都以10倍速度逐步遞增已成為國際慣例。從每秒10萬億次直接向每秒1000萬億次跨越，是不是邁得大了點?但楊學軍認為，兩步并作一步走雖然國際上少有，但對銀河人來說并不是什么新鮮事。當年慈云桂帶領大家研制“遠望一號”遠洋測量船中心計算機時，不也是從每秒萬次直接向每秒100萬次沖刺的嗎?當今世界，超級計算機每10年性能提升1000倍，在此情況下，若按照所謂“慣例”按部就班，只能永遠跟在別人后面。
雄心再豪邁，最終需實踐檢驗。劍走偏鋒的怪棋走得并不順。
CPU(通用微處理器)+GPU(專用微處理器)異構(gòu)融合體系結(jié)構(gòu)，形象地說，就是把眾多CPU、GPU有機地連成一枚“捆綁式火箭”。 中國有一句諺語：“一個和尚挑水喝，兩個和尚抬水喝，三個和尚沒水喝�！卑褦�(shù)千個CPU、數(shù)千個GPU組合成一個“大廟”，它們還能賣力“挑水”嗎?
2009年3月，他們把CPU、GPU這兩類“和尚”組合起來，竟發(fā)現(xiàn)總性能還不到600億次，而一顆CPU就有近500億次的性能。也就是說GPU雖然用于圖像處理速度驚人，但讓它與CPU放在一塊用于科學計算，就變得非常懶惰，計算效能只有20%左右。
面對測試結(jié)果，大家心里涼了半截。楊學軍聽完情況匯報后，向妻子招招手：“你去把車開來，帶我出去轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)�！避囎玉偝龈咚偈召M站時，楊學軍掏出手機，堅定地說：“別人不敢走的路，并不等于走不通。從技術原理分析，GPU的計算性能，通過軟件優(yōu)化，是可以大幅提高的……”
“突擊隊”在長沙郊區(qū)閉關半年
1983年“銀河一號”研制成功的消息傳來時，正在清華讀書的廖湘科，和同學們立刻南下長沙，親眼目睹那些創(chuàng)造歷史的機器是什么樣子。畢業(yè)后廖湘科毫不猶豫考入國防科大讀碩士，用他的話說：“我就是沖 ‘銀河’去的!”
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